Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пояснительная записка

Проект ректификационной установки непрерывного действия (ПЭ,ПАХП 000000 000 ПЗ)

Дивногорск, 2012



Реферат

В данном курсовом проекте необходимо провести расчет ректификационной колонны с колпачковыми тарелками непрерывного действия для разделения смеси

ацетон-этанол. Определить геометрические параметры колонны, её гидравлическое сопротивление и тепловые балансы. Рассчитать вспомогательное оборудование - подогреватель, дефлегматор, кипятильники, холодильник, трубопроводы.



Введение

Ректификация известна как один из важнейших технологических процессов главным образом спиртовой и нефтяной промышленности. В настоящее время ректификацию все шире применяют в самых различных областях химической технологии, где выделение компонентов в чистом виде имеет весьма важное значение (в производствах органического синтеза, изотопов, полимеров, полупроводников и различных других веществ высокой чистоты).

Ректификация - процесс разделения одинарных, бинарных и много компонентных смесей на составляющие практически чистые компоненты. Относится к группе массообменных процессов. Осуществляется в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами (тарелками), называемых ректификационными колоннами. Колонна является основным аппаратом ректификационной установки. Она должна иметь максимальную поверхность контакта фаз, обладать максимальной пропускной способностью по пару и жидкости, иметь максимальное гидравлическое сопротивление.

Колпачковые тарелки с капсульными колпачками до недавнего времени считали лучшими контактными устройствами для ректификационных и абсорбционных аппаратов благодаря простоте эксплуатации и универсальности.

Водам (оксид водорода) -- химическое вещество в виде прозрачной жидкости, не имеющей цветазапаха и вкуса. Является хорошим сильнополярным растворителем. Вода обладает также высоким поверхностным натяжением среди жидкостей, уступая в этом только ртути.

Умксусная кислота (этамновая кислота) -- органическое вещество с формулой CH3COOH. Слабая, предельная одноосномвная карбоновая кислота. Представляет собой бесцветную жидкость с характерным резким запахом и кислым вкусом. Гигроскопична. Неограниченно растворима в воде. Смешивается со многими растворителями. Уксусную кислоту применяют для получения лекарственных и душистых веществ, как растворитель (например, в производстве ацетилцеллюлозы, ацетона). Она используется в книгопечатании и крашении. Уксусная кислота используется как реакционная среда для проведения окисления различных органических веществ. В лабораторных условиях это, например, окисление органических сульфидов пероксидом водорода, в промышленности -- окисление пара-ксилола кислородом воздуха в терефталевую кислоту.



1. Технологическая схема ректификационной установки

Технологическая схема ректификационной установки представлена на рисунке 1.1. Исходную смесь из промежуточной емкости Е1 центробежным насосом подают в теплообменник-подогреватель П, где она подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колонну КР на тарелку питания, где состав жидкости равен составу исходной смеси xf.

Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике К. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка xw, т.е. обеднен легколетучим компонентом. В результате массообмена с жидкостью пар обогащается легколетучим компонентом. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом жидкостью (флегмой) состава xp, получаемой в дефлегматоре Д путем конденсации пара, выходящего из колонны. Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения - дистиллята, который охлаждается в теплообменнике Х2 и направляется в промежуточную емкость Е3.



Рисунок 1.1 - Схема непрерывно действующей ректификационной установки.

Из кубовой части колонны насосом непрерывно выводится кубовая жидкость - продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике Х1 и направляется в емкость Е2.

Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный неравновесный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят (с высоким содержанием легколетучего компонента) и кубового остатка (обогащенный труднолетучим компонентом).

2. Технологические расчеты

2.1 Материальный баланс

Концентрации исходной смеси, дистиллята и кубового остатка выразим в массовых долях по формуле:

(1)

где - массовая доля низкокипящего компонента в жидкости;

- молекулярная масса низкокипящего компонента в жидкости, кг/кмоль;

- молекулярная масса высококипящего компонента в жидкости, кг/кмоль.

Молекулярная масса ацетона МА=58 кг/кмоль, молекулярная масса этанола МВ=46 кг/кмоль [2]. Подставляя значения, получим:

Молекулярные массы исходной смеси, кубового остатка, дистиллята определим по формуле:

(2)



Средние молекулярные массы жидкости найдем по формуле:

а) в исчерпывающей части колонны:

(3)

б) в укрепляющей части колонны:

(4)

Обозначим массовый расход смеси через GF, дистиллята - через GP, кубового остатка - через GW.

Составим уравнение материального баланса:

(5)

Массовый расход смеси определим по формуле:

(6)



Массовый расход кубового остатка:

(7)

Так как в данном расчете давление в колонне атмосферное (Pабс=1атм или 760 мм рт. ст.), поэтому изменяются температуры кипения компонентов смеси и соответственно равновесные составы фаз.

Данные по расчету равновесного состава фаз сведены в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - Равновесные составы жидкости и пара смеси ацетон - этанол при давлении 760 мм рт. ст.

t, ?C	x	y*
78,3	0	0
75,4	5	15,5
73	10	26,2
69	20	41,7
65,9	30	52,4
63,6	40	60,5
61,8	50	67,4
60,4	60	73,9
59,1	70	80,2
58	80	86,5
57	90	92,9
56,1	100	100

По получены данным о равновесии между жидкостью и паром строим изобары температур кипения и конденсации смеси на диаграмме t=f(x,y) (рисунок 2.1.) и линию равновесия на диаграмме y=f(x) (рисунок 2.2).

2.2 Расчет флегмового числа

Минимальное флегмовое число можно рассчитать по формуле:

(8)

Оптимальное флегмовое число найдем из условия получения минимального объема колонны, пропорционального произведению , где nT - число ступеней изменения концентрации (теоретическое число тарелок).

Расчет оптимального флегмового числа выполним следующим образом:

1) задаемся рядом значений коэффициента в пределах от 1,2 до 2,5; определяем рабочее флегмовое число и величину отрезка ;

2) откладываем отрезок В на оси ординат диаграммы x-y (Приложение 1) и проводим линии АВ1, АВ2… . На оси абцисс откладываем содержание низкокипящего компонента в исходной смеси xF и в кубовом остатке xW. Из xF восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с линиями АВ1, АВ2… . Получаем точки D1, D2… . Линии AD1, AD2… являются линиями рабочих концентраций верхней части колонны. Соединив точки D1, D2… с точкой С получаем линии рабочих концентраций нижней части колонны D1C, D2C… .

3) между равновесной и рабочими линиями в пределах концентраций xW и xP строим ступени, каждая из которых соответствует теоретической тарелке;

4) при каждом значении определяем число теоретических тарелок nT и величину произведения . Результаты расчета сводим в таблицу 1.



Таблица 2.2 - Данные для расчета оптимального флегмового числа

	R	B	nT
1,1	2,15	0,29	17	56,7
1,5	2,93	0,23	11	43,23
2	3,9	0,18	9	44,1
2,5	4,88	0,15	8	47,04
3,5	6,83	0,11	8	62,64

5) по данным таблицы 2.2 строим график зависимости и находим минимальное значение величины . Ему соответствует флегмовое число R=2,93. Эту величину и принимаем в дальнейших расчетах за оптимальное рабочее число флегмы.

2.3 Определение средних концентраций

Определение средних концентраций этанола в жидкости

1. Проценты мольные

а) в верхней части колонны:

(9)

б) в нижней части колонны:

(10)

2. Проценты массовые:

а) в верхней части колонны:

(11)

б) в нижней части колонны:

(12)

Средние температуры жидкости определяем по диаграмме t-x,y (рисунок 2.1)

Средняя плотность жидкости по высоте колонны определяется по уравнению:

(13)

где а, в - плотности низкокипящего и высококипящего компонентов при средней температуре в колонне, соответственно, кг/м3.

а) в верхней части колонны

б) в нижней части колонны



Для колонны в целом:

.

Определение средних концентраций ацетона в паре

а) в верхней части колонны:

(14)

б) в нижней части колонны:

(15)

где yF - концентрация низкокипящего компонента в паре на питающей тарелке. Определяется в точке пересечения линий рабочих концентраций построенных при оптимальном флегмовом числе R=2,93.

Средние температуры пара определяем по диаграмме t-x,y (рисунок 2.1)



Средние молекулярные массы и плотности пара:

Средняя молекулярная масса пара определяется по формуле:

(16)

Средняя плотность пара:

(17)

а) в верхней части колонны

б) в нижней части колонны

Объемный расход пара, поступающего в дефлегматор:

(18)



2.4 Определение скорости пара в колонне и диаметра колонны

Рекомендуемую скорость пара в колонне рассчитывают по уравнению:

(19)

где C - коэффициент, зависящий от конструкции тарелок, расстояния между тарелками, рабочего давления в колонне, нагрузки колонны по жидкости; сж, сп - плотности жидкости и пара, кг/м3.

Диаметр колонны определяют по формуле:

(20)

Рисунок 2.1 - Значение коэффициента C, зависящего от конструкции тарелок А - клапанные тарелки; Б - колпачковые тарелки с круглыми колпачками; В - ситчатые тарелки

ректификационный установка пар оборудование

Коэффициент C, для ректификационных колонн, работающих при атмосферном давлении и средних нагрузках по жидкости, в зависимости от расстояния между тарелками определяют по графику, представленному на рисунке 2.11. Принимаем расстояние между тарелками h=450мм, тогда для колпачковых тарелок C=0,066.

а) Нижняя часть колонны:

Скорость пара:

Диаметр колонны:

а) Верхняя часть колонны:

Скорость пара:

Диаметр колонны:

Средняя скорость пара по колонне:

(21)



По каталогу [1] принимаем диаметр типовой колонны 1,8м. При этом действительная скорость пара в колонне:

(22)

(23)

2.5 Определение высоты колонны

Высоту колонны определяем графоаналитическим методом, т.е. последовательно рассчитываем коэффициенты массоотдачи, массопередачи, коэффициенты полезного действия тарелок; строим кинетическую кривую и определяем число действительных тарелок.

Коэффициент массоотдачи в паровой фазе:

(24)

где DП - коэффициент диффузии паров компонента А в парах компонента В, рассчитывается по формуле:

(25)

где T - температура;

P - абсолютное давление, кгс/см2;

MA, MB - мольные массы пара компонентов А и В;

vA, vB - мольные объемы компонентов А и В, определяемые как сумма атомных объемов элементов, входящих в состав пара [2, c.288].

Критерий Рейнольдса для паровой фазы:

(26)

где мП - динамический коэффициент вязкости пара, Па•с, определяемый по формуле:

(27)

где МА, МВ, МП - мольные массы пара и отдельных компонентов, кг/кмоль;

мА, мВ - соответствующие им динамические коэффициенты вязкости;

yA, yB - объемные доли компонентов паровой смеси.

Коэффициент динамической вязкости смеси паров этанола и ацетона:

а) в верхней части колонны при температуре 61?C

а) в нижней части колонны при температуре 114?C



Коэффициент диффузии паров этанола в парах ацетона:

а) в верхней части колонны:

а) в нижней части колонны:

Критерий Рейнольдса для паровой фазы:

а) в верхней части колонны:

а) в нижней части колонны:

Коэффицент массотдачи в паровой фазе:

а) в верхней части колонны:



б) в нижней части колонны:

Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе:

(28)

где - коэффициент диффузии жидкости, м2/с;

- средняя мольная масса жидкости в колонне, кг/кмоль;

- диффузионный критерий Прандтля:

(29)

Коэффициент диффузии пара в жидкости (при соответствующей температуре) связан с коэффициентом диффузии D20 следующей приближенной зависимостью:

(30)

где b - температурный коэффициент. Определяется по формуле:

(31)



где - динамический коэффициент вязкости жидкости при 20?C, мПа•с;

- плотность жидкости, кг/м3.

Коэффициент диффузии в жидкости при 20?C можно вычислить по приближенной формуле:

(32)

где - динамический коэффициент вязкости жидкости, мПа•с;

vA, vB - мольные объемы компонентов А и В, определяемые как сумма атомных объемов элементов, входящих в состав пара [2, c.288];

MA, MB - мольные массы соответственно компонентов А и В;

А, В - коэффициенты, зависящие от свойств низкокипящего и высококипящего компонентов.

Динамический коэффициент вязкости жидкости:

(33)

где , - коэффициенты динамической вязкости компонентов А и В при соответствующей температуре [2 с.516].

Коэффициент динамической вязкости жидкости при температуре 20?C равен:

а) в верхней части:



б) в нижней части:

Коэффициент диффузии ацетона в уксусной кислоте при t=20?C:

а) в верхней части:

б) в нижней части:

Расчет коэффициента b:

а) в верхней части колонны:

б) в нижней части колонны:

Коэффициент диффузии ацетона в уксусной кислоте при средней температуре:



а) в верхней части колонны:

б) в нижней части колонны:

Рассчитываем коэффициент динамической вязкости в верхней и нежней частях колонны при средней температуре:

а) в верхней части колонны при t=61?C,

:

б) в нижней части колонны при t=69?C,

:

Диффузионный критерий Прандтля:

а) для верхней части колонны:

б) для нижней части колонны:



Средняя мольная масса жидкости в колонне:

а) для верхней части:

б) для нижней части колонны:

Определяем коэффициенты массоотдачи:

а) для верхней части колонны:

б) для нижней части колонны:

Число реальных тарелок nд находим путем построения ступенчатой линии между кинетической кривой и рабочими линиями в пределах от xр до xw. Получаем 24 тарелок, из которых 17 расположены в верхней части аппарата и 7 - в нижней, которые и обеспечивают разделение смеси в заданных пределах изменения концентраций. Исходная смесь должна подаваться на 7-ю тарелку снизу.



Высота тарельчатой части колонны:

(34)

Общая высота колонны:

(35)

где hсеп - расстояние между верхней тарелкой и крышкой колонны (высота сепарационного устройства, принимаем 1м;

hкуб - расстояние между нижней тарелкой и днищем колонны (высота кубовой части), принимаем 2м.

2.6 Гидравлический расчет

В соответствии с рассчитанным выше диаметром колонны по приложениям Б3, Б4 подбираем стандартную колонну и тарелки. Принимаем к установке колонный аппарат диаметром 1200 мм; колонна компонуется из однопоточных неразборных нормализованных тарелок типа ТСК-Р ОСТ 26-808-27 с капсульными стальными колпачками. Общее число колпачков на тарелке - 70.

Гидравлическое сопротивление колонны:

Дpк =nДДpт (36)



где nД - действительное число тарелок; Дpт - гидравлическое сопротивление колпачковой тарелки, Па

Гидравлическое сопротивление тарелки в верхней и нижней части колонны рассчитывается по уравнению:

(37)

Где: Дрсух - сопротивление сухой тарелки, Па;

Дру - сопротивление, вызываемое силами поверхностного натяжения, Па;

Дрст - статическое сопротивление слоя жидкости на тарелке, Па

Гидравлическое сопротивление сухой тарелки:

(38)

где - коэффициент сопротивления тарелки: для колпачковых тарелок со свободным сечением 4.5 - 5;

Скорость, необходимая для полного открытия прорезей:

, (39)

где ж - коэффициент сопротивления тарелки равен 4,5 - 5;

h_пр - высота прорези равна 0,02 м.

м/с



Площадь сечения всех прорезей:

S₀=n_колn_прS_пр, (40)

где n_кол - количество колпачков на тарелке;

n_пр - число прорезей в колпачке;

S_пр - площадь прорези, м2.

S0=34360.00008=0,098 м2

Отношение площади сечения прорезей к площади поперечного сечения колонны:

, (41)

где Fk = 0,785d2 = 0,7851,22 = 1,13 м2 - площадь поперечного сечения колонны

Фактическая скорость пара в прорезях:

м/с (42)

Находим значения каждого из составляющих гидравлического сопротивления тарелки Др. Расчет ведем для нижней части колонны, имеющей максимальную нагрузку по жидкости.

- сопротивление сухой тарелки:



для нижней части колонны

Па

-сопротивление сил поверхностного натяжения:

, (43)

где у - поверхностное натяжение жидкости, Н/м;

d_Э - эквивалентный диаметр отверстия, м; для колпачковых тарелок

, (44)

где П - периметр прорези , м;

П= 2(h_пр+b), (45)

где h_пр, b - высота и ширина прорези, м.

м;

Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:

Па



Сопротивление столба жидкости на колпачковой тарелке:

, (46)

где g - ускорение свободного падения, м/с2;

k - относительная плотность пены (принимаем к = 0,5);

с_ж - плотность жидкости, кг/м3;

l - расстояние от верхнего края прорези до сливного порога, м; принимаем l = 0,02 м;

Дh - высота уровня жидкости над сливным порогом, м;

, (47)

Объёмный расход жидкости в нижней части колоны

(48)

Тогда часовой объём расход составит

где К - коэффициент, учитывающий увеличение скорости и сужение потока жидкости в результате сжатия его стенками при подходе к сливной перегородке;

Коэффициент К определяется по рисунку 4.7[2].

где L - длина сливного борта.



При и К = 1,09

Тогда высота уровня жидкости:

м.

Сопротивление парожидкостного слоя на тарелке:

Па.

Общее сопротивление тарелки:

Па.

Сопротивление всей тарельчатой части колонны:

Па.

Минимально допустимое расстояние между тарелками, необходимое для нормальной работы тарелок:

h_МТ >

м



Принятое расстояние между тарелками h_мт= 500 мм вполне обеспечит нормальную работу гидрозатвора в переливном устройстве тарелки.

2.7 Тепловой расчет

Расход теплоты, получаемый кипящей жидкостью от конденсирующегося пара в кубе-испарителе колонны:

, (49)

где QР - расход теплоты, отнимаемой охлаждающей водой от конденсирующихся в дефлегматоре паров, Вт;

Qпот - тепловые потери колонны в окружающую среду, Вт;

GР, Gw, GF - расходы дистиллята, кубового остатка, исходной смеси, соответственно, кг/с.

cf, cP, cw - теплоемкости исходной смеси, дистиллята, кубовой жидкости, соответственно, Дж/кгК.

Значения теплоемкостей, необходимые для расчета, находим по формуле:

,

Где сА, сВ - теплоемкости компонентов при соответствующих температурах; - массовая доля компонента.

Температура кипения смеси - tF=66,5C, кубового остатка - tW=75,4C, дистиллята - tР=56,1C. Теплоемкости ацетона и этанола при этих температурах определяем по номограмме [2 с.562]

Теплоемкости смесей:



Количество тепла, отнимаемой охлаждающей водой от конденсирующихся в дефлегматоре паров, определим по формуле

(50)

Где rd - удельная теплота конденсации дистиллята, определим по формуле:

(51)

Где rA, rB - удельная теплота конденсации компонентов А и В при температуре tp [2 с.541].

Тепловые потери колонны в окружающую среду, определим по формуле

(52)



Где tст.н. - температура наружной стенки колонны, принимаем tст.н.=40С;

tвоз - температура воздуха в помещении, принимаем tвоз=20С;

- суммарный коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением, определим по формуле:

(53)

Fн - наружная поверхность изоляции колонны, определим по формуле

(54)

Подставляя значения, получим:

Подставляя значения, получим:

Расход греющего пара:

(55)



Расход ацетона в дефлегматоре при нагревании ее на 20С определим по формуле:

(56)

Расход ацетона в холодильнике дистиллята при нагревании ее на 20С определим по формуле:

(57)

Расход ацетона в холодильнике кубового остатка при нагревании ее на 20С определим по формуле:

(58)

Общий расход ацетона в ректификационной установке:

(59)



Расчет тепловой изоляции колонны.

В качестве изоляции берем войлок шерстяной (=0,047 Вт/(мК)). Исходя из упрощенного соотношения (для плоской стенки) имеем:

(60)

Где из - толщина изоляции, м;

tиз - температура внутренней поверхности изоляции, принимаем ее ориентировочно на 10-20 С ниже средней температуры в колонне.

Определяем толщину изоляции:

(61)

Проверяем температуру внутренней поверхности изоляции:

(62)

Расхождение:



3. Расчет вспомогательного оборудования

3.1 Расчет кипятильника (куб-испаритель)

Выбор конструкции.

Кипятильники ректификационных колонн непрерывного действия по устройству сходны с кипятильниками выпарных аппаратов. При небольших поверхностях теплообмена куб колонны обогревается змеевиком или горизонтальной трубчаткой, пересекающей нижнюю часть колонны; при этом греющий пар пропускается по трубам.

При больших поверхностях теплообмена применяют выносные кипятильники, которые устанавливают ниже колонны с тем, чтобы обеспечить естественную циркуляцию жидкости.

Определяем ориентировочно максимальную величину площади теплообмена. По [2, c.172] для данного случая теплообмена (от конденсирующегося водяного пара к кипящей жидкости) принимаем значение минимального коэффициента теплопередачи Кmin=300 Вт/м2К. тогда максимальная поверхность теплообмена:

(71)

Предварительно выбираем для расчета выносной кипятильник - кожухотрубчатый теплообменник с трубами диаметром 25х2 мм, длина труб - 3,0 м

Определение коэффициента теплопередачи

Принимаем среднее значение тепловой проводимости загрязнения стенок со стороны конденсирующегося водяного пара 1/r1=5800 Вт/мК, со стороны кубового остатка 1/r2=5800 Вт/мК.

Теплопроводность стали =46,5 Вт/мК

Таким образом, термическое сопротивление стенки и ее загрязнений равно:

(72)

Коэффициент теплоотдачи со стороны конденсирующегося водяного пара определяем по формуле:

(73)

Где - коэффициент теплопроводности конденсата Вт/мК;

Н - высота кипятильных труб, м;

- плотность конденсата, кг/м3;

r - удельная теплота конденсации греющего пара, Дж/кг;

- динамический коэффициент вязкости конденсата, Пас.

Значение коэффициентов теплопроводности, динамической вязкости, плотности определяются [2, c.537]



Коэффициент теплоотдачи для кипящего кубового остатка по формуле:

,

Где - коэффициент теплопроводности кипящего кубового остатка [2, c.561];

- плотность кипящего кубового остатка [2, c.372];

- динамический коэффициент вязкости кипящего кубового остатка [2, c.561];

- поверхностное натяжение кубового остатка [2, c.526].

Коэффициент b определяется по формуле:

Где - плотность паров ацетона при tw рассчитывается по формуле:

(78)

₀ - плотность паров ацетона при нормальных условиях, равна:

(79)



Где М - мольная масса кубового остатка;

Т0 - температура при нормальных условиях, К;

Т - температура кипения кубового остатка, К;

Р, Р0 - давление в кипятильнике при рабочих и нормальных условиях.

Коэффициент теплоотдачи для кипящего ацетона равен:

Коэффициент теплопередачи:

(80)

Удельная тепловая нагрузка:

(81)



Откуда:

Это уравнение решаем графически, задаваясь значениями q (Рисунок 3/1), y - левая часть уравнения.

При q=100000 Вт/м2 y=5,57

При q=90000 Вт/м2 y=-1,92

Коэффициент теплопередачи

(82)

Площадь поверхности теплообмена:

С запасом 15-20% принимаем по каталогу [2, с.533] [одноходовой теплообменник.

Таблица 3.1 - Характеристики теплообменника

Поверхность теплообмена, м2	40
Диаметр кожуха, мм	600
Диаметр труб, мм	25x2
Длина труб, м	2
Количество труб	261



3.2 Расчет дефлегматора

В дефлегматоре конденсируется ацетон с небольшим количеством этилового спирта. Температура конденсации паров дистиллята tP=56б1С. Температуру ацетона на входе в теплообменник примем 18С , на выходе - 38С .

Количество тепла, отнимаемого охлаждающей водой от конденсирующегося в дефлегматоре пара:

Поверхность дефлегматора находим из основного уравнения теплопередачи

()

С запасом 15-20% принимаем по каталогу [2, с.215] одноходовой теплообменник.

Таблица 3.2 - Характеристики теплообменника

Поверхность теплообмена, м2	74
Диаметр кожуха, мм	800
Диаметр труб, мм	25x2
Длина труб, м	2
Количество труб	473

3.3 Расчет холодильника для дистиллята

В холодильнике происходит охлаждение дистиллята от температуры конденсации до 30С

Количество тепла, отнимаемого охлаждающей водой от дистиллята в холодильнике:

.

Принимаем К=800 Вт/м2хК [2, с.172].

Поверхность теплообмена холодильника дистиллята

С запасом 15-20% принимаем по каталогу [2, с.215] одноходовой теплообменник.

Таблица 3.3 - Характеристики теплообменника

Поверхность теплообмена, м2	4,5
Диаметр кожуха, мм	273
Диаметр труб, мм	25x2
Длина труб, м	1,5
Количество труб	37

3.4 Расчет холодильника для кубового остатка

В холодильнике кубового остатка происходит охлаждение кубовой жидкости от температуры кипения до 30С



Количество тепла, отнимаемого охлаждающей водой от кубовой жидкости:

()

.

Принимаем К=800 Вт/м2К [2, с.172].

Поверхность теплообмена холодильника кубовой жидкости

С запасом 15-20% принимаем по каталогу [2, с.215] двухходовой теплообменник.

Таблица 3.4 - Характеристики теплообменника

Поверхность теплообмена, м2	24
Диаметр кожуха, мм	400
Диаметр труб, мм	25x2
Длина труб, м	3
Количество труб	100

3.5 Расчет подогревателя

Служит для подогрева исходной смеси от tH=18-20С до температуры tF=66,5С. Исходная смесь подогревается водяным насыщенным паром с температурой 160С.



Количество тепла, необходимого для подогрева исходной смеси:

.

Принимаем К=120 Вт/м2хК [2, с.172].

Поверхность теплообмена холодильника кубовой жидкости

()

С запасом 15-20% принимаем по каталогу [2, с.215] шестиходовой теплообменник.

Таблица 3.5 - Характеристики теплообменника

Поверхность теплообмена, м2	46
Диаметр кожуха, мм	600
Диаметр труб, мм	25x2
Длина труб, м	3
количество труб	196



Заключение

В данном курсовом проекте приведен расчет ректификационной установки непрерывного действия для разделения смеси ацетон-этанол. Рассчитаны геометрические параметры колонны, её гидравлические сопротивления и тепловые балансы. Также приведен расчет вспомогательного оборудования.

При расчете были получены следующие данные:

· диаметр колонны - 1200 мм;

· высота колонны - 14,3;

· расход дистиллята - 1800 ;

· расход кубового остатка - 9000 ;

· флегмовое число - 2,93;

· скорость пара в колонне - 1,18 .

· число тарелок: всего - 24, из них в укрепляющей части -17 , в исчерпывающей - 7.



Список использованных источников

1. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии[Текст] / Дытнерский Ю.И. -Л.: Химия, 1981. -512 с.

2. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии[Текст] / Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.Л. -Л.: Химия, 1981. -586 с.

3. Ченцова Л.И. Массообменные процессы[Текст] в 2 ч. Ч. 2. Ученое посоие по курсу «Процессы и аппараты химических производств» / Ченцова Л.И. [и др.]. -Красноярск, 2004. -237 с.

Размещено на Allbest.ru